Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PRESSURE MEASURING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/100371
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pressure measuring device which comprises a housing (9) wherein a carrier (3) with a sensor element (31) and an electric connecting element (34) is arranged . The housing (9) comprises a first chamber (4) which surrounds the sensor element (31) and which is connected to the first pressure channel (13) of a first pressure connection (12), in addition to a second housing chamber (5) which is sealed in relation to the first housing chamber (4) and which surrounds at least the electric connecting elements (34). The housing (9) comprises a third housing chamber (6) which is sealed in relation to the first housing chamber (4) and the second housing chamber (5). Said third housing chamber is connected to a second pressure channel (11) of a second pressure connection.

Inventors:
FESSELE THOMAS (DE)
HOCHENBERGER HANS-MARTIN (DE)
KUHNT WINFRIED (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/000501
Publication Date:
December 04, 2003
Filing Date:
February 19, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
FESSELE THOMAS (DE)
HOCHENBERGER HANS-MARTIN (DE)
KUHNT WINFRIED (DE)
International Classes:
G01L19/00; F02D41/00; G01L1/00; G01L7/00; G01L9/00; G01L13/00; G01L19/14; G01L23/24; (IPC1-7): G01L9/00
Foreign References:
DE19961776A12000-12-21
DE19731420A11999-01-28
US5747694A1998-05-05
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. l. Vorrichtung zur Druckmessung mit einem Gehäuse (9), in dem ein mit einem Sensorelement (31) und mit elektrischen Anschlusselementen (34) versehener Träger (3) angeordnet ist, welches Gehäuse (9) einen das Sensorelement (31) umge benden und mit einem ersten Druckkanal (13) eines ersten Druckanschlusses (12) verbundenen ersten Gehäuseraum (4) und einen gegenüber dem ersten Gehäuseraum (4) abgedichteten, wenigstens die elektrischen Anschlusselemente (34) umgeben den zweiten Gehäuseraum (5) aufweist, dadurch gekennseich net, dass das Gehäuse (9) einen gegenüber dem ersten Gehäu seraum (4) und dem zweiten Gehäuseraum (5) abgedichteten dritten Gehäuseraum (6) aufweist, der mit einem zweiten Druckkanal (11) eines zweiten Druckanschlusses (10) verbun den ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) ein erstes Gehäuseteil (1) und ein vorzugs weise als Deckel ausgebildetes zweites Gehäuseteil (2) auf weist.
2. 3 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnete dass der dritte Gehäuseraum (6) durch eine von dem Sensorelement (31) abgewandte Seite des Trägers (3) und.. die Innenwand (18) einer an einer dem Träger (3) zugewandten Innenseite (19) des ersten Gehäuseteils (1) ausgebildeten und mit dem zwei ten Druckkanal (11) in Verbindung stehenden oder diesen bil denden Ausnehmung begrenzt wird.
3. 4 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckanschluss (12) und der zweite Druckanschluss (10) an dem ersten Gehäuseteil (1) ausgebildet sind.
4. 5 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Träger (3) zugewandten Innenseite (19) des ersten Gehäuseteils (1) und der von dem Sensorelement (31) abgewandten Seite des Trägers (3) eine erste Dichtung (15) angeordnet ist, welche den dritten Gehäuseraum (6) von dem ersten Gehäuseraum (4) abdichtet.
5. 6 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Auflagebereich vom ersten Gehäuseteil (1) und zweiten Ge häuseteil (2) eine zweite Dichtung (16) angeordnet ist, wel che den ersten Gehäuseraum (4) von dem zweiten Gehäuseraum (5) abdichtet.
6. 7 Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (16) einen umlaufenden Dichtungsab schnitt (16a) im Auflagebereich vom ersten Gehäuseteil (1) und zweiten Gehäuseteil (2) und einen den umlaufenden Dich tungsabschnitt (16a) brückenartig übergreifenden inneren Dichtungsabschnitt (16b) aufweist, welcher innere Dichtung abschnitt (16b) den Übergangsbereich zwischen dem Träger (3) und einer an dem zweiten Gehäuseteil (2) ausgebildeten, den ersten Gehäuseraum (4) von dem zweiten Gehäuseraum (5) tren nenden Trennwand (22) abdichtet.
7. 8 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis'7, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Dichtung (15) und/oder die zweite Dichtung (16) durch jeweils eine Dichtklebung und insbesondere durch jeweils eine Klebstoffraupe gebildet wer den.
8. 9 Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtklebung (15) und/oder die zweite Dichtklebung (16) im wesentlichen in jeweils einer Ebene angeordnet sind.
9. 10 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckanschluss (12) und der zweite Druckan schluss (10) von einer gemeinsamen Seite des ersten Gehäuse teils (1) abstehen.
10. 11 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckanschluss (12) im rechten Winkel zu ei nem zweiten Druckanschluss (10) von dem ersten Gehäuseteil (1) absteht.
11. 12 Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass EMVSchutzkondensatoren (35) in nerhalb des zweiten Gehäuseraums (5) auf dem Träger (3) an geordnet sind.
12. 13 Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Differenz drucksensor ausgebildet ist.
Description:
Vorrichtung zur Druckmessung Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckmessung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung zur Druckmessung ist beispiels- weise aus der DE 197 31 420 AI bekannt. Die dort gezeigte Vorrichtung wird zur Messung des Drucks im Saugrohr einer Brennkraftmaschine eingesetzt und weist einen als Hybrid- platte ausgebildeten Träger auf, der in einem Gehäuse ange- ordnet ist. Ein als Druckraum vorgesehener erster Gehäuse- raum, in dem sich ein auf dem Träger angeordnetes Sensorele- ment befindet, ist über einen Druckanschluss mit dem Saug- rohr verbindbar und gegenüber der Umgebung und einem zweiten Gehäuseraum mittels eines Klebstoffs abgedichtet. In dem als Bondraum vorgesehenem zweiten Gehäuseraum sind Bonddrähte angeordnet, welche den Träger mit einem Steckerteil elekt- risch verbinden..

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckmessung mit den kennzeichnenden Merkmalen Anspruchs 1 ist vorteilhaft in neuen Anwendungsgebieten einsetzbar, wie beispielsweise der Messung des Abgasdrucks, was insbesondere für die Einführung eines Partikelfilters bei Dieselmotoren von großer Bedeutung ist. Vorteilhaft steht nun das bisher nur für Absolutdruck- sensoren eingesetzte Sensorkonzept mit der Entkoppelung von mechanischen Spannungen über Dichtklebungen und die preis- günstig herstellbare und einfache zweiteilige Gehäusekon- struktion auch für Differenzdruckmessungen zur Verfügung.

Besonders vorteilhaft ist, dass auf bestehenden Fertigungs- einrichtungen gefertigt werden kann und nur wenige Klebe- schritte erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich zu dem ersten Gehäuseraum und dem zweiten Gehäuseraum einen dritten Gehäuseraum auf, der gegenüber dem ersten Gehäuseraum und dem zweiten Gehäuseraum abgedichtet ist und mit einem zweiten Druckkanal eines zweiten Druckan- schlusses verbunden ist. Über eine Aussparung im Träger un- terhalb des Sensorelementes kann das Sensorelement so mit dem im dritten Gehäuseraum herrschenden Druck beaufschlagt werden und die Vorrichtung zur Differenzdruckmessung einge- setzt werden.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.

Ein besonders einfach herstellbares Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der dritte Gehäuseraum durch eine von dem Sensorelement abgewandte Seite des Trägers und die Innenwand einer an einer dem Träger zugewandten Innenseite des ersten Gehäuseteils ausgebildeten und mit dem zweiten Druckkanal in Verbindung stehenden oder diesen bildenden Ausnehmung be- grenzt werden.

Vorteilhaft können der erste Druckanschluss und der zweite Druckanschluss an dem ersten Gehäuseteil ausgebildet sein, so dass das zweite Gehäuseteil als einfaches Deckelteil aus- gebildet sein kann.

Zwischen der dem Träger zugewandten Innenseite des ersten Gehäuseteils und der von dem Sensorelement abgewandten Seite des Trägers kann vorteilhaft eine erste Dichtung angeordnet sein, welche den dritten Gehäuseraum von dem ersten Gehäuse- raum abdichtet. Im Auflagebereich vom ersten Gehäuseteil und zweiten Gehäuseteil ist eine zweite Dichtung angeordnet, welche den ersten Gehäuseraum von dem zweiten Gehäuseraum abdichtet, wobei die zweite Dichtung einen umlaufenden Dich- tungsabschnitt im Auflagebereich vom ersten Gehäuseteil und zweiten Gehäuseteil und einen den umlaufenden Dichtungsab- schnitt brückenartig übergreifenden inneren Dichtungsab- schnitt aufweist, welcher den Übergangsbereich zwischen dem Träger und einer an dem zweiten Gehäuseteil ausgebildeten, den ersten Gehäuseraum von dem zweiten Gehäuseraum trennen- den Trennwand abdichtet. Vorteilhaft ist, dass durch die beiden Dichtungen gleich drei Gehäuseräume voneinander abge- dichtet werden. Ein aufwendiger schichtartiger Aufbau des Gehäuses, bei dem der zweite Druckanschluss an dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist, wird vorteilhaft vermieden.

Die erste Dichtung und/oder die zweite Dichtung kann durch jeweils eine Dichtklebung und insbesondere durch jeweils ei- ne Klebstoffraupe gebildet werden. Vorteilhaft ist die erste Dichtklebung und/oder die zweite Dichtklebung im wesentli- chen in jeweils einer Ebene angeordnet, wodurch ein Zerflie- sen des Klebstoffs unmittelbar nach dem Klebstoffauftrag während der beiden Klebeschritte vermieden wird.

Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, EMV-Schutzkondensa- toren, welche die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gewährleisten, zur Vermeidung von Kurzschlüssen innerhalb des zweiten Gehäuseraums auf dem Träger anzuordnen, da sich hier eine geringere Menge Abgaskondensat ansammelt, als in dem ersten Gehäuseraum. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zur Messung des Abgasdrucks über eine An- schlussleitung mit dem Abgassystem verbunden ist und sich in dem ersten Gehäuseraum größere Mengen Abgaskondensats nie- derschlagen.

Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung er- läutert. Es zeigt Fig. la einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbei- spiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. lb eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. la, Fig. 2 bis 7 verschiedene Schritte bei der Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrich- tung und Fig. 8 einen Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. la zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungs- beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckmes- sung, welche als Differenzdrucksensor ausgebildet ist und ein zweiteiliges Gehäuse 9 mit einem ersten Gehäuseteil 1 und ei- nem zweiten Gehäuseteil 2 aufweist, das ein auf das erste Ge- häuseteil aufsetzbares Deckelteil bildet. An dem ersten Ge- häuseteil 1 ist ein Stecker 40 ausgebildet, dessen Kontakt- elemente 41 ins Gehäuseinnere geführt sind, wo eine kerami- sche Hybridplatte 3 als Träger des eigentlichen Sensorelemen- tes 31 angeordnet ist. Das Sensorelement 31 kann beispiels- weise ein mit-druckempfindlichen Elementen auf einer Sensor- membran versehener Halbleiter-Drucksensor auf Siliziumbasis sein, der über einen Glassockel 38 in an sich bekannter Weise auf den Träger 3 aufgebracht ist. Bonddrähte kontalctieren das Sensorelement 31 mit Leiterbahnen des Trägers 3. Auf dem Trä- ger können noch weitere elektrische/elektronische Bauelemente angeordnet sein. Um das Sensorelement 31 ist ein Rahmen 32 auf den Träger 3 aufgesetzt, der zum Schutz des Sensorelemen- tes 31 vor aggressiven Substanzen beispielsweise mit einem Fluorsilikongel als Schutzgel gefüllt ist. Die mit den Lei- terbahnen verbundenen elektrischen Anschlüsse 34 des Trägers sind über Bonddrähte mit den Kontaktelementen 41 des Steckers 40 kontaktiert.

Wie in Fig. lb zu erkennen ist, ist an dem ersten Gehäuseteil 1 ein stutzenförmiger erster Druckanschluss 12 seitlich ange- bracht. Ein in Fig. la und lb nicht dargestellter, in dem Druckanschluss 12 verlaufender Druckkanal öffnet sich in ei- nen ersten Gehäuseraum 4, der zwischen dem ersten Gehäuseteil 1 und dem zweiten Gehäuseteil 2 angeordnet ist. Der in dem ersten Gehäuseraum 4 herrschende Druck wirkt über das Schutz- gel auf die Membran des Sensorelementes 31 ein. Eine an dem zweiten Gehäuseteil 2 ausgebildete Trennwand 22 trennt einen zweiten Gehäuseraum 5 von dem ersten Gehäuseraum 4 ab. In dem zweiten Gehäuseraum 5 sind die elektrischen Anschlusselemente des Trägers 3 mit den Bonddrähten 34 angeordnet. Ein zweiter stutzenförmiger Druckanschluss 10 weist einen Druckkanal 11 auf, der mit einer Ausnehmung in Verbindung steht, welche in einer dem Träger 3 zugewandten Innenseite 19 des ersten Ge- häuseteils ausgebildet ist. Durch die der Innenseite 19 zuge- wandte Unterseite des Trägers 3 und die Innenwandung 18 die- ser Ausnehmung wird ein dritter Gehäuseraum 6 gebildet. Durch eine in dem Träger 3 vorgesehene Öffnung 33 und eine zylind- rische Öffnung in dem Glassockel 38 wird die dem Träger 3 zu- gewandte Unterseite der druckempfindlichen Membran des Sen- sorelementes 31 mit dem im dritten Gehäuseraum 6 anstehenden Druck beaufschlagt, so dass von dem'Sensorelement 31 der Dif- ferenzdruck zwischen dem ersten Gehäuseraum 4 und dem dritten Gehäuseraum 6 erfasst wird. Die drei Gehäuseräume sind durch Dichtklebungen 15 und 16 voneinander abgedichtet. Die Her- stellung dieser Dichtklebungen wird nachfolgend an einem wei- teren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das erste Gehäuseteil 1 ei- nes weiteren Ausführungsbeispiels bei abgenommenem Deckelteil 2 und ohne den Träger 3. In Fig. 2 ist die Innenseite 19 des ersten Gehäuseteils 1 zu erkennen, in der eine Ausnehmung 18 angeordnet ist. Um den Rand der Ausnehmung 18 ist eine umlau- fende Nut 17 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel stehen die beiden Anschlussstutzen 10,12 von einer gemeinsamen Seite des ersten Gehäuseteils 1 ab, während sie in dem Ausführungs- beispiel von Fig. la rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

In der teilgeschnittenen Darstellung von Fig. 3 ist zu erken- nen, dass der erste Druckkanal 13 des ersten Druckanschlusses 12 seitlich ins Innere des Gehäuses geführt ist und der zwei- te Druckkanal 11 des zweiten Druckanschlusses 10 in die Aus- nehmung 18 einmündet. Fig. 4 zeigt wie im ersten Herstel- lungsschritt als erste Dichtung eine Klebstoffraupe 15 auf die Innenseite 19 des ersten Gehäuseteils 1 aufgetragen wird.

Dabei umgibt ein in die Nut 17 eingebrachter erster Abschnitt 15b der Klebstoffraupe umlaufend die Ausnehmung 18 und ein weiterer Abschnitt 15a wird direkt daneben auf die Innenseite 19 aufgebracht. Anschließend wird der Träger 3 mit dem Sen- sorelement auf den Klebstoff aufgesetzt und die Bonddrahtver- bindung von den Anschlüssen des Trägers 3 zu den Kontaktele- menten 41 hergestellt. Durch den Träger 3 wird die Ausnehmung 18 abgedeckt. Der dritte Gehäuseraum 6 ist nun durch den Ab- schnitt 15b der Klebstoffraupe 15 gegenüber dem restlichen Gehäuseinnenraum abgedichtet. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird nun die zweite Dichtung 16 mittels eines weiteren Kleberauftrags hergestellt, welcher in die Nut 37 eingebracht wird und teil- weise auch auf die mit dem Sensorelement 31 versehene Seite des Trägers 3 aufgetragen wird. Die zweite Dichtung 16 weist einen umlaufenden Dichtungsabschnitt 16a und einen teilweise auf den Träger 3 aufgebrachten und den umlaufenden Dichtung- abschnitt 16a brückenartig übergreifenden inneren Dichtungs- abschnitt 16b auf. Schließlich wird, wie in Fig. 7 darge- stellt, das zweite Gehäuseteil 2 auf das erste Gehäuseteil 1 aufgesetzt. Dabei wird gleichzeitig der erste Gehäuseraum 4 und der zweite Gehäuseraum 5 gebildet. Eine an dem zweiten Gehäuseteil 2 angeformte Trennwand 22 greift dabei in den in- neren Dichtungsabschnitt 16b ein, so dass der erste Gehäuse- raum 4 von dem zweiten Gehäuseraum 5 abgedichtet wird, wie am besten in der Querschnittsdarstellung der Fig. 8 zu erkennen ist. Der umlaufende Dichtungsabschnitt 16a dichtet beim Auf- setzten des zweiten Gehäuseteils 2 den Auflagebereich von erstem und zweitem Gehäuseteil ab. Besonders vorteilhaft ist, dass die erste Dichtklebung 15 und die zweite Dichtklebung 16 im wesentlichen in je einer Ebene angeordnet sind, wodurch ein Zerfließen des Klebstoffs nach dem Auftragen verhindert wird.

Die fertige Vorrichtung weist drei Gehäuseräume auf, wobei beispielsweise der dritte Gehäuseraum 6 über den zweiten Druckkanal 11 mit einem Messdruck beaufschlagbar ist, der von unten auf das Sensorelement einwirkt, und der erste Gehäuse- raum 4 über den ersten Druckkanal 13 mit einem Referenzdruck beaufschlagbar ist, der von oben auf das Sensorelement ein- wirkt. In dem zweiten Gehäuseraum 5 können vorteilhaft EMV- Schutzkondensatoren 35 auf dem Träger 3 angeordnet werden, die dort vor schädlichen Substanzen, welche sich beispiels- weise in dem ersten Gehäuseraum 4 niederschlagen, geschützt sind.




 
Previous Patent: OPTICAL DETECTION DEVICE

Next Patent: HYDRAULIC PRESSURE SENSOR